VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV STROJÍRENSKÉ TECHNOLOGIE FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE OF MANUFAKTURING TECHNOLOGY ROZBOR A VYUŽITÍ VYSOCE VÝKONNÝCH KOTOUČOVÝCH FRÉZ. ANALYSSIS AND USAGE OF HI-EFFICIENT DISC CUTTERS. BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR Radek Možný Ing. Oskar Zemčík, CSc. BRNO 2008

FSI VUT BAKALÁŘSKÁ PRÁCE List 4 ABSTRAKT V této bakalářské práci byla provedena studie frézování jako důležitého oboru strojírenské technologie.bylo provedeno seznámení s frézovacími nástroji, jejich analýza a především byla věnována pozornost rozboru kotoučových fréz. Bylo provedeno vyhodnocení s porovnáním jednotlivých nástrojů renomovaných výrobců a doporučeno využití. Klíčová slova Kotoučová fréza, nástroj, stopka nástroje, úhel břitu, upínací trn. ABSTRACT This bachelor work provides a study of milling as important part of engineering technology.introduction to milling tools and their analysis has been made, but above all, work focuses to disc cutters. Evaluation and confrontation of tools from renowned producers and recommendation for utilization is part of this study as well. Key words Disc cutter, tool, tool shank, cutting-wedge angle, arbor work. BIBLIOGRAFICKÁ CITACE MOŽNÝ, Radek. Rozbor a využití vysoce výkonných kotoučových fréz: Bakalářská práce. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2008. 42s., 2 přílohy. Vedoucí bakalářské práce Ing. Oskar Zemčík, CSc.

FSI VUT BAKALÁŘSKÁ PRÁCE List 5 Prohlášení Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Rozbor a využití vysoce výkonných kotoučových fréz vypracoval samostatně s použitím odborné literatury a pramenů, uvedených na seznamu, který tvoří přílohu této práce. Datum 30.4.2008. Radek Možný

FSI VUT BAKALÁŘSKÁ PRÁCE List 6 Poděkování Děkuji tímto vedoucímu práce panu Ing. Oskaru Zemčíkovi, CSc. a panu ing. Milanu Kalivodovi za pomoc při zajištění podkladů a za cenné připomínky a rady při vypracování bakalářské práce. Taktéž děkuji panu Doc. Ing. Antonu Humárovi,CSc. za zajímavě a poutavě odpřednášená témata frézování v předmětu Technologie obrábění, z jejichž poznatků a vyhodnocení jsem mohl čerpat při zpracování.

FSI VUT BAKALÁŘSKÁ PRÁCE List 7 OBSAH Abstrakt...4 Prohlášení...5 Poděkování...6 Obsah...7 Úvod...8 1 Rozdělení nástrojů na frézování...9 1.1 Frézování...9 1.2 Rozdělení podle způsobu upnutí...9 1.3 Rozdělení podle tvaru hlavy...9 1.4 Rozdělení podle řezného materiálu zubů...10 1.5 Rozdělení podle tvaru zubu...10 1.6 Rozdělení podle počtu zubů...10 1.7 Rozdělení podle průběhu ostří...11 1.8 Rozdělení podle smyslu otáčení...11 1.9 Rozdělení podle způsobu výroby...11 1.10 Speciální skupina...11 2 Druhy kotoučových fréz...12 3 Základní parametry kotoučových fréz...15 3.1 Základní vztahy k výpočtu...16 4 Konstrukční prvky,používané materiály,přesnost,způsoby upnutí...17 4.1 Konstrukční prvky...17 4.2 Používané materiály...18 4.2.1 Nástrojové oceli...18 4.2.2 Tvrdé řezné materiály...19 4.3 Přesnost...20 4.3.1 Přesnost řezných nástrojů...20 4.3.2 Vliv pracovních podmínek...20 4.4 Způsoby upnutí...21 4.4.1 Upínání nástrojů...21 4.4.2 Upínání řezných destiček...27 5 Porovnání z hlediska konstrukce a využití, jednotlivých fréz od renomovaných výrobců...31 5.1 Frézovací nástroje s řeznými destičkami firmy SANDVIK-COROMANT.31 5.2 Kotoučové frézy výroby PRAMET Šumperk....32 5.3 Frézovací nástroje firmy WIDIA...33 6 Doporučení využití v praxi...34 Závěr...38 Seznam použitých zdrojů...40 Seznam použitých zkratek a symbolů...41 Seznam příloh...42

FSI VUT BAKALÁŘSKÁ PRÁCE List 8 ÚVOD Technologie strojního obrábění jako průmyslový obor se velice rychle rozvíjí, jde mílovými kroky kupředu. Vyvíjí a zdokonalují se jak obráběcí stroje, kdy na trh firmy přináší stále nové inteligentní víceosé NC, CNC a DNC frézky a moderní obráběcí centra, u nichž se posunové pohyby mohou plynule měnit a je možno je provádět ve všech směrech, tak se zdokonalují a vyvíjí i řezné nástroje. Pro obrábění součástí z nových materiálů jsou zapotřebí nové nástrojové materiály s vyšší řezivostí a trvanlivostí, které spolu s novými konstrukcemi nástrojů a správnou volbou řezných podmínek mohou přinést podstatné zvýšení produkce a zlepšení ekonomických ukazatelů výroby. Na konstrukci nástrojů, nástrojové materiály a optimální podmínky jejich použití je proto zaměřena hlavní pozornost všech významných evropských i světových výrobců řezných nástrojů. U fréz se řezné destičky dají nahradit kroužky, sestavenými na různé výšky. Tyto metody zdokonaluje zejména výrobce řezných nástrojů firma Sandvik Coromant se svými novými metodami u konstrukcí fréz. Frézovací nástroje patří po nožích k druhým nejpoužívanějším a nejdůležitějším obráběcím nástrojům a proto si zaslouží naši pozornost. Obr. 1 Fréza s upínačem. 5

FSI VUT BAKALÁŘSKÁ PRÁCE List 9 1 ROZDĚLENÍ NÁSTROJŮ NA FRÉZOVÁNÍ 1.1 Frézování Frézování je obráběcí metoda, při které je materiál obrobku odebírán vícebřitým nástrojem břity rotujícího nástroje. Posuv při frézování je přímočarý a koná ho obrobek, většinou v kolmém směru k ose nástroje. Rotační pohyb koná nástroj. U okružního a planetového frézování může být posunový pohyb i rotační a konat ho může obrobek i nástroj. U moderních frézovacích strojů jako jsou obráběcí centra a víceosé CNC frézky se posunové pohyby mohou plynule měnit a je možno je provádět ve všech směrech.řezný proces je přerušovaný, neboť každý zub frézy odřezává krátké třísky proměnné tloušťky. Frézováním se mohou vyrábět plochy rovinné nebo tvarové, vnější a vnitřní závity, drážky různých tvarů a tvarová vybrání, zahloubení nebo osazení. 1.2 Rozdělení podle způsobu upnutí stopkové s kuželovou stopkou s válcovou stopkou Obr. 1.1 Stopková fréza. 6 nástrčné Oba druhy mohou být: válcové tvarové Obr. 1.2 Nástrčná válcová fréza. 6 1.3 Rozdělení podle tvaru hlavy kulové válcové válcové čelní Obr. 1.3 Čtvrtkruhová fréza vydutá. 6

FSI VUT BAKALÁŘSKÁ PRÁCE List 10 čelní kotoučové úhlové jednostranné úhlové oboustranné stromové kuželové Obr. 1.4 Fréza na mazací drážky. 6 tvarové (frézují podle typu hlav) 1.4 Rozdělení podle řezného materiálu zubů tvrdokov (kvalitnější a vyšší životnost) slinuté karbidy cermety řezná keramika polykrystalický kubický nitrid boru polykrystalický diamant Obr. 1.5 Fréza celotvrdokovová. 8 HSS rychlorezná ocel 1.5 Rozdělení podle tvaru zubu se zuby frézovanými se zuby podtáčenými se zuby litými Obr. 1.6 Fréza s podtáčenými zuby. 4 1.6 Rozdělení podle počtu zubů jemnozubé polohrubozubé hrubozubé Obr. 1.7 Kotoučová fréza jemnozubá. 6

FSI VUT BAKALÁŘSKÁ PRÁCE List 11 1.7 Rozdělení podle průběhu ostří se zuby přímými se zuby šikmými se zuby ve šroubovici Obr. 1.8 Stopková fréza se zuby ve šroubovici. 6 1.8 Rozdělení podle smyslu otáčení pravořezné levořezné Obr. 1.9 Pravořezná fréza s přerušovaným ostřím. 6 1.9 Rozdělení podle způsobu výroby celistvé s vkládanými zuby Obr. 1.10 Válcová fréza s vkládanými VBD. 7 1.10 Speciální skupina frézovací hlavy frézy dělené frézy složené Obr. 1.11 Kotoučová fréza složená. 6

FSI VUT BAKALÁŘSKÁ PRÁCE List 12 2 DRUHY KOTOUČOVÝCH FRÉZ FRÉZY KOTOUČOVÉ, hrubozubé. 6 FRÉZY KOTOUČOVÉ, polohrubozubé. 6 FRÉZY KOTOUČOVÉ, ÚZKÉ,polohrubozubé. 6 FRÉZY KOTOUČOVÉ, jemnozubé. 6

FSI VUT BAKALÁŘSKÁ PRÁCE List 13 FRÉZY KOTOUČOVÉ, pro drážky. 6 FRÉZY KOTOUČOVÉ, SLOŽENÉ, jemnozubé. 6 FRÉZY KOTOUČOVÉ, ÚZKÉ, jemnozubé. 6 FRÉZY KOTOUČOVÉ, ÚZKÉ,jemnozubé, s přímými zuby. 6

FSI VUT BAKALÁŘSKÁ PRÁCE List 14 FRÉZY KOTOUČOVÉ, jemnozubé, s přímými zuby. 6 FRÉZY KOTOUČOVÉ, STAVITELNÉ,jemnozubé, se střídavým ostřím. 6 FRÉZY KOTOUČOVÉ, STAVITELNÉ,hrubozubé, se střídavým ostřím. 6

FSI VUT BAKALÁŘSKÁ PRÁCE List 15 3 ZÁKLADNÍ PARAMETRY KOTOUČOVÝCH FRÉZ V nástrojové souřadnicové soustavě se definuje geometrie řezné části nástroje ve statickém pojetí a uplatní se zejména při konstrukci, výrobě, kontrole a ostření. Roviny používané v nástrojové souřadnicové soustavě se nazývají nástrojové roviny. 4 Nástrojová základní rovina P r - rovina procházející uvažovaným bodem ostří, kolmá na předpokládaný směr hlavního pohybu. 4 Nástrojová boční rovina P f - rovina procházející uvažovaným bodem ostří, ve které leží vektory všech pohybů <v c, v f, v e > a která je kolmá na nástrojovou základní rovinu P r (všeobecně je tato rovina orientována ve směru posuvového pohybu). 4 Nástrojová zadní rovina P p - rovina procházející uvažovaným bodem ostří, kolmá na nástrojovou boční rovinu P f a nástrojovou základní rovinu P r. 4 Nástrojová rovina ostří P s - rovina tečná k ostří v uvažovaném bodě a kolmá na nástrojovou základní rovinu P r. 4 Nástrojová ortogonální rovina P o - rovina procházející uvažovaným bodem ostří, kolmá na nástrojovou rovinu ostří P s a nástrojovou základní rovinu P r. 4 Nástrojová normálná rovina P n - rovina kolmá na ostří v uvažovaném bodě (jediná z nástrojových rovin, která není obecně kolmá k P r, pouze v případě, když λ s =0). 4

FSI VUT BAKALÁŘSKÁ PRÁCE List 16 Obr. 3.1 Kotoučová fréza vypouklá. 2 3.1 Základní vztahy k výpočtu π. n. D Řezná rychlost : v c = 1000 ( 3.1 ) Rychlost posuvu : v f = f n. n = f z. z. n ( 3.2 ) Posuv na otáčku : f ot = Počet otáček : n = f min n v.1000 π. D ( 3.3 ) ( 3.4 ) Průřez třísky : A D = h. a p = f z. sinϕ. a p ( 3.5 )

FSI VUT BAKALÁŘSKÁ PRÁCE List 17 4 KONSTRUKČNÍ PRVKY,POUŽÍVANÉ MATERIÁLY,PŘESNOST,ZPŮSOBY UPNUTÍ 4.1 Konstrukční prvky Těleso je část nástroje, na které jsou přímo vytvořené nebo upevněné elementy ostří. 4 Stopka je část nástroje určená pro upnutí. 4 Upínací díra je souhrn vnitřních ploch tělesa nástroje, určených pro nastavení a upnutí nástroje. 4 Osa nástroje je teoretická přímka s definovaným geometrickým vztahem ke stanovenému povrchu, používaná při výrobě, ostření a upnutí nástroje. Obecně je osa nástroje středová čára stopky nebo upínací díry nástroje. Obvykle je rovnoběžná nebo kolmá k danému povrchu nástroje. 4 Řezná část je funkční část nástroje, která obsahuje prvky tvořící třísku. Patří sem zejména ostří, čelo a hřbet. V případě vícebřitého (vícezubého) nástroje má každý břit (zub) svou řeznou část. 4 Základna je plochý prvek stopky nástroje, který je zpravidla rovnoběžný nebo kolmý k základní rovině nástroje. Slouží pro umístění a orientaci nástroje při jeho výrobě, kontrole a ostření. Ne všechny nástroje mají jednoznačně určenou základnu. 4 Břit je prvek řezné části nástroje ohraničený čelem a hřbetem nástroje. Může být spojený jak s hlavním, tak i vedlejším ostřím. 4

FSI VUT BAKALÁŘSKÁ PRÁCE List 18 4.2 Používané materiály 4.2.1 Nástrojové oceli Tab. 4. 1 Rozdělení a značení ocelí na nástroje dle ČSN. 2

FSI VUT BAKALÁŘSKÁ PRÁCE List 19 4.2.2 Tvrdé řezné materiály Tab. 4.2 Označení skupin použití tvrdých řezných materiálů dle ISO 513. 2

FSI VUT BAKALÁŘSKÁ PRÁCE List 20 4.3 Přesnost Hlavním kritériem výroby strojních součástí je jejich přesnost a drsnost obrobeného povrchu jako veličin, které mají hlavní vliv na jejich životnost a funkční vlastnosti. Při tom je třeba v plném rozsahu respektovat i ekonomické otázky dané výroby, které jsou uvedenými požadavky bezprostředně ovlivňovány. Což stanovuje požadavek pouze takové přesnosti výroby a drsnosti povrchu, která je z hlediska funkčního a estetického nutná. Největší vliv na uvedené vlastnosti má nástroj a přípravek ve spojitosti se strojem a obrobkem. Ve vztahu k přípravku je to především rozměrová, tvarová a geometrická přesnost, které jsou konstrukcí a stavem přípravku ovlivněny. I když drsnost povrchu je hodnocena odděleně, jsou při komplexním posouzení součástí všechny uvedené vlastnosti posuzovány společně. Posouzení vyplývá z toho, že určitému stupni přesnosti obrobku odpovídá určitá drsnost povrchu ( číselně je uvedeno v příloze č.1 ). Na dosažení požadovaných hodnot drsnosti obrobeného povrchu závisí i volba vhodného způsobu obrábění ( viz příloha č.2 ). Na výslednou přesnost obrobku má vliv : a) Nepřesnost nastavení soustavy stroj přípravek nástroj obrobek (SPID). Tato nepřesnost je ovlivňována přesností použitého zařízení a kvalifikací dělníka. b) Přesností vlastní práce stroje, která plyne z vlastností stroje, přípravku, nástroje, a obrobku, z použitých řezných podmínek, apod. 1 4.3.1 Přesnost řezných nástrojů Přesnost obrábění je dána podle druhu použitého nástroje přímo tj. tvarem nástroje, nebo nepřímo pouze okamžitým stavem nástroje. Do první skupiny patří nástroje rozměrové ( vrtáky, výstružníky, apod. ) a nástroje tvarové ( tvarové nože, frézy, apod. ), jejichž rozměr nebo tvar ovlivňuje přímo rozměr nebo tvar obrobku. Druhou skupinu tvoří všechny nástroje ( soustružnické nože, válcové frézy, frézovací hlavy, apod. ), při jejichž použití je přesnost výroby ovlivněna bezprostředně jejich nastavením vůči obrobku a nepřímo jejich stavem ( stupněm otupení ). Drsnost povrchu je ovlivněna bezprostředně, při použití každého nástroje z obou skupin. U moderních nástrojů vysoce výkonných kotoučových fréz se pracuje s vysoce přesným seřizováním s tolerancí ± 0,002 mm. 1 4.3.2 Vliv pracovních podmínek Působením řezných podmínek při vlastním procesu obrábění, vznikají proměnlivé síly, které ovlivňují celou soustavu SPID. V důsledku toho dochází ke změně polohy nástroje vůči obrobku a tím ke vzniku dalších nepřesností obrobku, jak rozměrových, tak i tvarových. 1

FSI VUT BAKALÁŘSKÁ PRÁCE List 21 4.4 Způsoby upnutí 4.4.1 Upínání nástrojů K upínání fréz slouží frézovací trny a upínací pouzdra. Nástrčné prvky mají normalizované kuželové stopky nástroje (MO nebo strmé kuželové stopky), které se upínají do příslušných kuželových otvorů vřeten frézky. 5 Strmé kuželové stopky mají krátkou kuželovou část, proto jsou malé upínací délky, krátké doby upínání,nejsou samosvorné. Tím jsou velmi vhodné pro automatickou výměnu nástrojů. 5 Frézovací trny se užívají pro upínání válcových, válcových čelních, kotoučových a tvarových fréz, jakož i sad fréz.frézy jsou unášeny přes zalícovaná pera frézovacím trnem. Žádoucí pracovní poloha k obrobku se dosáhne nasazením distančních kroužků. Řezná síla vyvodí na fréze a frézovacím trnu kroutící moment a ohybovou sílu. Proto musí být frézy - podle polohy obrobku - upínány co nejblíže ložisku vřetena frézky. Pro zachycování ohybových sil je uložen frézovací trn ve vodících ložiskách podpěrného ramene. 5 Upínání: fréza, frézovací trn a upínací prvky musí být velmi čisté, přesně rovnoběžné, pravoúhlé a axiálně bezpečně upnuté, aby osa frézy ležela v ose vřetena. Frézy se šikmými zuby je třeba upínat tak, aby axiální posuvová síla směřovala ke stroji. 5 Nástrčné frézovací trny s vnějším strmým kuželem mají válcový otvor, ve kterém je fréza axiálně zajištěna šroubem. 5 Upínací pouzdra slouží k upínání fréz s válcovou stopkou. 5

FSI VUT BAKALÁŘSKÁ PRÁCE List 22 Univerzální upínače Ke zvýšení výkonu hrubovacího i dokončovacího frézování se začalo používat upínacích trnů se dvěma upínacími režimy. Při upínání frézy pro dokončování se upínací kroužek utahuje tak dlouho, až úplně překryje černou plošku na tělese nástroje. Tím je zajištěno pevné sevření stopky a minimální házení. Úplným dotažením kroužku při upínání hrubovacího nástroje se dosáhne maximálního upínacího momentu. Zlepšené funkční vlastnosti frézovacích trnů přinášejí v porovnání s dřívější generací řadu výhod. Především je to zvýšení spolehlivosti a síly upínání fréz. K tomu přispívají i speciální T drážky na upínacích plochách, které zabraňují protáčení nebo vytahování nástrojů při těžkém frézování. Upínací trny s dvoustupňovým upínáním jsou konstruovány pro využití vysokotlakého chladicího systému, s vedením kapaliny vřetenem. Uplatnění progresivního způsobu chlazení umožňuje použití vlastních patentovaných upínacích pouzder, která zajišťují i rozdíly ve výstupu chladicího média. Frézovací upínací pouzdra s dvoustupňovým upínáním jsou připravena v široké nabídce vyvrtávaných průměrů a délek, s upínacími kužely CT, BT a HSK.. 5 Obr. 4.1 Frézovací upínací trn s dvoustupňovým upínáním. 5

FSI VUT BAKALÁŘSKÁ PRÁCE List 23 Tepelně smrštitelné upínače Základní princip tohoto systému je již velmi dlouho znám a využívá tepelné roztažnosti kovů při vysokých teplotách. Pomocí vysokofrekvenční indukční cívky se upínač velmi rychle ohřeje přesně na místě, kde se nástroj upíná. Po vsunutí nástroje se upínač musí nechat ochladit, a to buď přirozenou cestou (časově náročné) nebo nuceně (chladicí systém). Výsledkem procesu smrštění je téměř homogenní nástroj s vysokou přesností upnutí, velkými přenášenými krouticími momenty a velmi dobrým poměrem mezi radiální tuhostí a vnějším tvarem upínače. 9 Obr. 4.2 Tepelné upínače Thermo Grip. 11

FSI VUT BAKALÁŘSKÁ PRÁCE List 24 Polygonální upínače Princip polygonálního upínání patří k těm vysoce sofistikovaným principům, které jsou však překvapivě jednoduché. Vlastní deformace upínače se děje pouze v oblasti pružné (elastické) deformace, při níž nedochází k žádným molekulárním změnám v materiálu. Postup je tedy možno opakovat bez omezení počtu cyklů. Firma TRIBOS nabízí tyto upínače ve dvou provedeních. Tribos-S je štíhlá verze, která se vyznačuje dosud nepřekonaným poměrem vnějšího průměru upínače k průměru nástroje a minimálním upínacím průměrem 0,3 mm. V této verzi jsou nabízena také prodloužení nástrojů Tribos-SVL. Tribos-R je robustní verze, která poskytuje větší radiální tuhost a výborné tlumení vibrací. Obě verze mohou být použity v kombinaci s prodloužením nástrojů, což činí systém Tribos velmi flexibilní pro složité obráběcí úlohy.mezi výhody patří přesné upnutí nástroje (0,003 mm), extrémně štíhlá konstrukce (Tribos-S), tlumení vibrací (Tribos-R), rychlá a jednoduchá výměna nástroje bez nutnosti ochlazování, procesní bezpečnost a v neposlední řadě relativně nízké pořizovací náklady. 9 Obr. 4.3 Polygonální upínač TRIBOS. 9

FSI VUT BAKALÁŘSKÁ PRÁCE List 25 Hydraulické upínače Tyto upínače využívají zcela jiného principu upnutí nástroje než konvenční upínače. Otáčením upínacího šroubu se vytváří rovnoměrný tlak hydraulického média uvnitř upínače. Tento tlak působí na upínací pouzdro, které nástroj pevně a přesně upne. Výhodami hydraulických upínačů jsou přesné upnutí nástroje s opakovatelností 0,003 mm, tlumení vibrací, jednoduché ovládání bez dalších periferních zařízení, procesní bezpečnost a odolnost vůči vnějším znečišťujícím látkám. Další výtečnou vlastností je vnitřní spirálová drážka. Enormní upínací tlak vytěsní olej nebo tuk ze stopky do drážky. Tak je zaručeno, že upínací plochy zůstanou prakticky suché a garantují přenos vysokého krouticího momentu. V neposlední řadě tyto upínače poskytují vysokou flexibilitu upínaných průměrů použitím redukčních pouzder. 9 Princip hydraulického rozpínacího upínače TENDO Konstrukce: Rozpínací pouzdro je samostatná část, která je vložena do základního těla a zavařena, čímž vznikne komorový systém, který je přes odvzdušňovací otvor naplněn kapalinou, odvzdušněn a uzavřen a zajištěn proti manipulaci. 10 Funkce: Utahováním upínacího šroubu se pohybuje píst s těsnícím prvkem a zvyšuje tím tlak kapaliny v komorovém systému, čímž dochází k deformaci rozpínacího pouzdra a upnutí vložené stopky nástroje. Spirálová drážka stírá nečistoty na stopce a vytváří pro ně prostor, čímž se zvyšuje přesnost a upnutí a přenos kroutícího momentu. 10

FSI VUT BAKALÁŘSKÁ PRÁCE List 26 Obr. 4.4 Hydraulický upínač TENDO. 10 Trvanlivost nástrojů v různých typech upínačů Obr. 4.5 Trvanlivost nástrojů v upínačích. 9

FSI VUT BAKALÁŘSKÁ PRÁCE List 27 4.4.2 Upínání řezných destiček Srovnání základního rozdělení upnutí řezných destiček u soustružení a frézování Systémy upínání břitových destiček - soustružení :. 2 Systém C (dle ISO ) - upínání shora upínkou Systém P (dle ISO ) - upínání za otvor přitlačením destičky Systém M (dle ISO ) - kombinované upínání shora a za otvor Systém S (dle ISO ) - upínání šroubem za centrální otvor Systémy upínání břitových destiček - frézování :. 2 Systém C (dle ISO ) - upínání shora upínkou Systém S (dle ISO ) - upínání šroubem za centrální otvor Systém W (dle ISO ) - upínání klínem zezadu Systém F (dle ISO ) - upínání klínem zepředu U kotoučových fréz je používán způsob upnutí řezných destiček šroubek a klín. Při upínání pomocí šroubku se používá momentový klíč a na šroubek pastička.

FSI VUT BAKALÁŘSKÁ PRÁCE List 28 Tabulka 4.3 Rozdíly v konstrukci řezných destiček pro soustružení a frézování. 2

FSI VUT BAKALÁŘSKÁ PRÁCE List 29 Systémy chlazení a odvodu třísek v kombinaci s upínáním VBD Obr. 4.6 Fréza RICH MILL. 14 Preference způsobů upínání vybraných výrobců Firma ISCAR Firma ISCAR vyvíjí a neustále zdokonaluje systém Heliface poskytující v unikátní Face-Grip linii ucelený soubor nástrojů pro operace frézování. Heliface díky unikátním dvoustranným destičkám se vzájemně pootočeným ostřím a jejich aplikačním možnostem dnes pokrývá nejširší oblast čelních operací včetně různorodosti rozměrů, hloubek i směrů obrábění. Významným výsledkem inovací mnohafunkčního systému Heliface je možnost obrábění různých geometrických tvarů jediným nástrojem oproti dříve potřebnému většímu množství standardních nástrojů ISO pro stejnou operaci. Zdokonalený tvar a bohatý výběr utvářečů třísky umožňuje optimální utváření a odchod třísky z místa řezu, např. dlouhou zkroucenou třísku či krátkou lámanou třísku. Vedle významného zlepšení kvality obrobeného povrchu je třeba zdůraznit i značnou úsporu nástrojového vybavení, snížení skladových zásob a snížení celkového času obrábění. 12

FSI VUT BAKALÁŘSKÁ PRÁCE List 30 Firma SANDVIK COROMANT Firma WIDIA Obr. 4.7 Upínání VBD na frézách firmy SANDVIK. 2 Novinkou společnosti Widia Valenite je kazetový systém TwinGroove pro frézování drážek. Čtyřbřité vyměnitelné destičky o šířce 3-8 mm jsou dodávány s dvojí geometrií a ve 3 druzích slinutého karbidu. Konstrukce s upnutím kazety jedním šroubem je dostatečně tuhá, zajišťuje přesnou polohu břitu a rychlé upnutí. 12

FSI VUT BAKALÁŘSKÁ PRÁCE List 31 5 POROVNÁNÍ Z HLEDISKA KONSTRUKCE A VYUŽITÍ, JEDNOTLIVÝCH FRÉZ OD RENOMOVANÝCH VÝROBCŮ 5.1 Frézovací nástroje s řeznými destičkami firmy SANDVIK- COROMANT Obr. 5.1 Frézovací nástroje firmy SANDVIK. 2

FSI VUT BAKALÁŘSKÁ PRÁCE List 32 5.2 Kotoučové frézy výroby PRAMET Šumperk. Obr. 5.2 Kotoučové frézy pro řezání a drážkování. 13 Obr. 5.3 Kotoučové frézy oboustranné. 13 Obr. 5.4 Kotoučové frézy jednostranné. 13

FSI VUT BAKALÁŘSKÁ PRÁCE List 33 5.3 Frézovací nástroje firmy WIDIA Obr. 5.5 Frézovací nástroje firmy WIDIA. 2

FSI VUT BAKALÁŘSKÁ PRÁCE List 34 6 DOPORUČENÍ VYUŽITÍ V PRAXI Frézovací nástroje patří po nožích k druhým nejpoužívanějším a nejdůležitějším obráběcím nástrojům. Nástroje na frézování jsou součástí všech odvětví a oborů strojírenství. Jsou nutností a používány jak ve specializovaných obrobnách a obráběcích dílnách, v automobilovém průmyslu, u výrobců ocelových konstrukcí pro stavební průmysl i u servisů opravárenských provozů všech zaměření. Dá se bez nadsázky říci, že s frézovacími nástroji pracují odborníci od strojařů až po lékaře. Samozřejmě každý obor používá a vyvýjí nástroje co nejlépe vyhovující náročnýma specifickým podmínkám těch svých odvětví. Jeden z největších výrobců frézovacích nástrojů SANDVIK COROMANT dodává na trh například : frézy CoroMill 290 je vhodná pro frézování s kolmým úběrem, u aplikací s minimalizací axiálních tlaků, je možné frézovat v blízkosti upínacích přípravků, u aplikací, kde je obrobek opracováván jak čelním frézováním, tak i frézováním s kolmým úběrem. Frézovací hlavy CoroMill 200 jedná se o produktivní víceúčelovou frézu pro všeobecné frézování a pro výrobu zápustek a forem.je konstruována pro vysoký úběr materiálu, těleso frézovací hlavy má otevřené kapsy pro třísky a velký volný prostor pro volné odcházení třísky, což umožňuje velmi efektivní obrábění a zahlubování ve všech směrech. Z fréz pro automobilový průmysl jsou to např. frézovací hlavy T-Line pro obrábění litinových i ocelových součástí nebo frézovací hlavy AUTO AF s vysoce přesným seřizováním s tolerancí ± 0,002 mm. Fréza s dlouhými břity pro těžké obrábění CoroMill 390 má široký rozsah aplikací a vysoký výkon i na běžných frézkách. 2 Z frézovacích nástrojů renomovaného koncernu WIDIA je možno poukázat na : kotoučové frézy M 900 pro oboustranné i jednostranné boční a čelní frézování pro tloušťku drážky 12 22 mm při jmenovitém průměru 100 315 mm. Pro frézování drážek jsou to frézy M 30 s výměnnými řeznými kroužky s možností rohového a tvarového frézování. Z oblasti dělících a drážkovacích fréz jsou to kotoučové frézy M 95 s velmi dobrými řeznými vlastnostmi. 2 Výrobní sortiment tuzemské významné firmy PRAMET Šumperk zahrnuje širokou nabídku nejen fréz stopkových (válcové, drážkovací, kopírovací), ale i frézy s Morse kuželem, strmým kuželem, frézy tvarové se stopkou i s otvorem, kotoučové frézy a jiné. Značnou část produkce představují frézy speciální, vyráběné na zakázku dle dokumentace zákazníka. Základem výrobní technologie jsou mj. stroje od firem Junker a Walter. Z kotoučových fréz je možno uvést typ S90SN12, určenou k řezání a drážkování, oboustrannou frézu typu F90TP16P nebo jednostrannou frézu typu F90TP16R/L. 13

FSI VUT BAKALÁŘSKÁ PRÁCE List 35 Kotoučové frézy firmy SECO je možno využít k výrobě drážek obdélníkového tvaru s dodržením malých tolerancí vyrobených drážek. Jsou to v podstatě krátké válcové frézy s břity jak na ploše válcové, tak i na obou plochách čelních. 5 Obr. 6.1 Možnosti aplikací kotoučových fréz fy.seco. 5 Frézy řady 335.10 jsou určeny k dělení a prořezávání, drážkování a čelnímu frézování.tělesa jsou vyráběna ze zakalené HSS oceli, která zaručuje vysokou tuhost při jednostranném záběru. Jednobřité vyměnitelné destičky jsou použity ze soustružnického upichovacího systému a jsou nabízeny ve třech různých geometriích. 5 Obr. 6.2 Fréza řady 335.10 určena k dělení,prořezávání, drážkování a čelnímu frézování. 5

FSI VUT BAKALÁŘSKÁ PRÁCE List 36 Frézy řady 335.15 jsou určeny především pro frézování drážek pro pojistné kroužky. Destičky jze po úpravě použít i pro frézování nestandartních tvarů drážek, např. úhlových, rádiusových apod. 5 Obr. 6.3 Fréza řady 335.15 určená pro frézování drážek pro pojistné kroužky. 5 Frézy řady 335.18 s pevnými lůžky jsou určeny pro drážkování do plného záběru a také pro čelní frézování. Destičky LNKT mají 1 až 4 použitelné břity podle velikosti rádiusu.dodávají se ve třech různých geometriích a s širokou možností volby rádiusu od 0,4 až do 4 mm. 5 Obr. 6.4 Fréza s pevnými lůžky řady 335.18. 5

FSI VUT BAKALÁŘSKÁ PRÁCE List 37 Frézy řady 335.19 s pevnými lůžky se vyznačují lehkým řezem a jsou určeny pro drážkování, řezání a čelní frézování. Destičky SNHQ jsou standartně dodávány s rádiusy R 0,2 až R 6. 5 Obr. 6.5 Fréza řady 335.19 pro řezání a drážkování. 5 Frézy řady 335.29 s pevnými lůžky a kruhovými destičkami o průměrech 6,8 mm a 10 mm jsou vyráběny v rozsahu průměrů 40 až 80 mm a jsou určeny pro tvarové frézování a drážkování s plným rádiusem. 5 Obr. 6.6 Fréza pro tvarové frézování a drážkování s plným rádiusem řady 335.29. 5

FSI VUT BAKALÁŘSKÁ PRÁCE List 38 ZÁVĚR Trend výzkumu a vývoje nových nástrojových materiálů a tvarů nástrojů, které zefektivní úběr materiálu a tím přinesou vyšší výkony jak ve výrobní, tak i v ekonomické sféře podniků, pokračuje a nekončí. Vývoj přináší nové konstrukce břitových destiček s povlaky třetí a čtvrté generace s vysokým počtem vrstev. Na trh se dostávají vysoce výkonné kotoučové frézy stavitelné, s nastavitelnými kazetami, složené nástroje a výkonné frézovací hlavy, využívané při obrábění na NC, CNC a DNC frézkách a víceosých obráběcích centrech. Tyto nástroje jsou dodávány v širokém sortimentu tvarů, rozměrů i materiálů břitových destiček především povlakovaných, ale i nepovlakovaných. Podmínkou efektivního použití těchto nástrojů, tj. dosažení maximálního řezného výkonu při řešení konkrétních technologických problémů, jsou spolehlivé podklady, které umožňují dosažení tohoto cíle při minimálních nákladech na obrábění. Při použití nástrojů se ve strojírenské praxi setkáme především se širokou paletou obráběných materiálů. Nástroje pracují rovněž za rozmanitých záběrových podmínek, tj. počínaje jemným, přes dokončovací obrábění, až po těžké hrubování. S ohledem na tuto značnou variabilitu podmínek, za kterých břity nástroje pracují, je důležité a nezbytné poskytnout technologům systematicky uspořádaný soubor některých základních poznatků o opotřebení břitu nástrojů s vyměnitelnými břitovými destičkami SK (VBD). V této bakalářské práci byla provedena analýza frézování, přehled kotoučových fréz výrobců SANDVIK - COROMANT,PRAMET Šumperk, WIDIA a SOCO TOOLS, doplněná technickými příručkami uvedených firem. Na základě analýzy technických podkladů vybraných výrobců, doplněné o výsledky studia použitých technických podkladů, zaměřených na výrobu, vlastnosti a použití nových vysoce výkonných nástrojů, bylo popsáno a zpracováno doporučení využití v praxi ( viz. kapitola 7 ). Použití pozitivních břitových destiček zajišťuje efektivní řezání při vysokých hodnotách posuvu stolu, relativně malé spotřebě energie a nízké hlučnosti. Provedení lůžek pro břitové destičky a jejich upnutí zajišťuje přesnou polohu břitů a minimální radiální házení nástroje. Konstrukce fréz umožňuje plynulý a klidný úběr materiálu, což spolu s přesným chodem nástroje přispívá k dosažení vysoké kvality obrobeného povrchu. Při použití optimálních řezných podmínek lze dosáhnout takové jakosti povrchu, že není třeba zařazovat další dokončovací operace. Nové řady břitových destiček jsou charakterizovány : lehkým řezem zvyšujícím produktivitu, který snižuje riziko vibrací a maximalizuje životnost nástroje až čtyřmi řeznými hranami na břitovou destičku pro nižší náklady na nástrojové vybavení pro situace vyžadující vysokou jakost povrchu jsou k dispozici hladící plošky ( wiper )

FSI VUT BAKALÁŘSKÁ PRÁCE List 39 pozitivním úhlem čela pro nižší spotřebu energie pro některé šířky záběru jsou k dispozici frézy s břitovými destičkami pro možnost maximální optimalizace výroby ( např. destičky SNHQ nebo LNKx ) Součástí nástrojových systémů jsou nejnovější držáky a aplikační metody pro maximální využití obráběcích strojů. Např. firma Seco Tools vyrábí a dodává pět různých řad výrobků pro vhodné upnutí kotoučových fréz : Monoblock, Combimaster, Graflex, Seco Capto a systém tepelného upínání Shrinkfit. Obr. 1 Modulární upínací trny Graflex a Seco Capto. 5 Z teoretického studia i vlastních praktických zkušeností je konstatováno, že: dnešním trendem pro rozvoj frézovacích nástrojů používaných pro obrábění kovových materiálů je využívání velmi jemných nanokrystalických kompozitů na bázi TiAlSiN, které se dají navíc s výhovou použít v podmínkách obrábění za sucha bez použití chladících kapalin a emulzí tyto nové moderní nástroje se vyznačují velmi dobrými řeznými vlastnostmi, klidným chodem bez vibrací, provázeným vyhovující kvalitou obrobeného povrchu

FSI VUT BAKALÁŘSKÁ PRÁCE List 40 SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ 1. ZEMČÍK, Oskar. Nástroje a přípravky pro obrábění. 1. vyd. Brno : Akademické nakladatelství CERM, 2002. 158 s. ISBN 80-214-2219-X. 2. ZEMČÍK, Oskar. Nástroje a přípravky pro obrábění,přílohy. Studijní opory pro podporu samostudia v oboru "Strojírenská technologie" BS studijního programu "Strojírenství". VUT v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2002, 363 s. [online]. [citováno 8. 2. 2008]. Dostupné na World Wide Web: <http://ust.fme.vutbr.cz/obrabeni>. 3. ZEMČÍK, O.,NOVOTNÝ,K. Přípravky a nástroje. Studijní opory pro podporu samostudia v oboru "Strojírenská technologie" BS studijního programu "Strojírenství". VUT v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2002, 119 s. [online]. [citováno 10. 2. 2008]. Dostupné na World Wide Web: <http://ust.fme.vutbr.cz/obrabeni>. 4. HUMÁR, Anton.TECHNOLOGIE I, Techmologie obrábění 1. část. Studijní opory pro magisterskou formu studia. VUT v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2003, 138 s. [online]. [citováno 10. 2. 2008]. Dostupné na World Wide Web: <http://ust.fme.vutbr.cz/obrabeni>. 5. Obráběcí stroje a technologie. SECO, TOOLS. [online]. [citováno 10. 3. 2008]. Dostupné na World Wide Web: <http://www.mmspektrum.com/clanek/>. 6. Frézovací nástroje. ZPS. [online]. [citováno 10. 3. 2008]. Dostupné na World Wide Web: <http://www.zps-fn.cz/>. 7. Frézování.WINTER SERVIS. [online]. [citováno 15. 3. 2008]. Dostupné na World Wide Web: <http://www.winter-servis.cz/. 8. Frézovací nástroje. NAKO, Mladá Boleslav. [online]. [citováno 15. 3. 2008]. Dostupné na World Wide Web: <http://www.nako-mb.cz/. 9. Moderní systémy pro upínámí.tribos. [online]. [citováno 20. 3. 2008]. Dostupné na World Wide Web: <http://www.mmspektrum.com/clanek/moderni-systemy-pro-upinanistopkovych-nastroju-2> 10. Hydro-def. Upínače.TENDO. [online]. [citováno 10. 4. 2008]. Dostupné na World Wide Web: <http://www.winter-servis.cz/index.php?page=schunk/> 11. Tepelné upínání.bilz. [online]. [citováno 15. 4. 2008]. Dostupné na World Wide Web: <http://upinace.kvalitne.cz/tep_up/iii> 12. Klečatský,Zbyněk.Obráběcí stroje a technologie,nástroje na obrábění/řezné materiály,mm 2002/4,v rubrice Trendy/Obrábění, [online]. [citováno 20. 4. 2008]. Dostupné na World Wide Web: <http://www.mmspektrum.com/clanek/> 13. Frézy 2006.PRAMET.Frézování,Příručka.2006.257s. 14. Multifunkční frézy. Rich Mill. [online]. [citováno 20. 4. 2008]. Dostupné na World Wide Web: <http://multifunkcni-frezy.kvalitne.cz/rm4cz.pdf>

FSI VUT BAKALÁŘSKÁ PRÁCE List 41 SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ D [mm] průměr obrobku R a [mm] střední aritmetická úchylka profilu R m [MPa] pevnost v tahu a p [mm] šířka záběru ostří f n [mm] posuv na otáčku f z [mm] posuv na zub A D [mm 2 ] průřez třísky i o [-] index obrobitelnosti n [min -1 ] otáčky obrobku v c [m min -1 ] řezná rychlost v f [mm min -1 ] rychlost posuvu α ο [ ] nástrojový ortogonální úhel hřbetu γ [ ] úhel čela (obecně) κ r [ ] nástrojový boční úhel nastavení γ ο [ ] nástrojový ortogonální úhel čela κ ρ [ ] nástrojový úhel nastavení hlavního ostří λ σ [ ] nástrojový úhel sklonu hlavního ostří z [ks] počet zubů P r [-] nástrojová základní rovina P f [-] nástrojová boční rovina P p [-] nástrojová zadní rovina P s [-] nástrojová rovina ostří P o [-] nástrojová ortogonální rovina P n [-] nástrojová normálná rovina SK [-] slinutý ( spékaný ) karbid BVD [-] řezná destička

FSI VUT BAKALÁŘSKÁ PRÁCE List 42 SEZNAM PŘÍLOH Příloha 1 Vztah mezi drsností povrchu obrobku a stupněm lícování Příloha 2 Drsnost povrchu dosahovaná jednotlivými způsoby obrábění

Příloha 1 Vztah mezi drsností povrchu obrobku a stupněm lícování.2

Příloha 2 Drsnost povrchu dosahovaná jednotlivými způsoby obrábění.2